Общие сведения о радиоконденсаторах

Классификация. Электрический конденсатор представляет собой систему из двух или более токопроводящих обкладок, разделенных диэлектриком, предназначенную для создания емкости. По конструкции и назначению радиоконденсаторы разделяют на постоянные И переменные. Емкость постоянных конденсаторов не меняется, а переменных — .можно плавно изменять. Существуют также полупеременные (подстроечные) конденсаторы, емкость которых можно плавно изменять до определенного значения, по достижении которого они работают как постоянные. Материал диэлектрика и его свойства определяют характеристики, конструкцию и область применения конденсаторов.

Различают следующие виды конденсаторов: с газообразным диэлектриком (воздушные, газонаполненные, вакуумные); с жидким (наполненные минеральным маслом или синтетической жидкостью); с твердым неорганическим (стеклянные, стеклоэмалевые, стекло-пленочные, слюдяные, керамические и др.); с твердым органическим (бумажные, металлобумажные, пленочные, бумажно-пленочные и др.); с оксидным — электролитические (танталовые, ниобиевые, титановые, алюминиевые).

Переменные конденсаторы имеют механическое или электрическое управление емкостью. Конденсаторы с механическим управлением выпускают с газообразным, жидким или твердым диэлектриком, а с электрическим — сегнетокерамические (вариконды) и по« лупррводниковые (варккапы).

Маркировка конденсаторов. Существует две системы обозначения конденсаторов: буквенная (старая) и цифровая (новая).

Буквенная система используется для обозначения конденсаторов, разработанных до 1960 г. и выпускающихся в настоящее время. В этой системе первая буква К означает конденсатор, вторая — тип диэлектрика (Б — бумажный, С — слюдяной, К — керамический, Э — электролитический и т. д.), третья — конструктивные особенности (герметичность исполнения или условия эксплуатации). Для упрощения системы обозначений часто первую букву К опускают, оставляя вторую и последующие (например, МБГО — конденсатор металлобумажный герметизированный с однослойным диэлектриком).

В соответствии с цифровой системой обозначений конденсаторы разделяют на группы по виду диэлектрика, назначению и варианту исполнения. В этой системе первый элемент обозначения (буква К) — конденсатор постоянной емкости, второй (число) — вид диэлектрика (10 — керамический на номинальное напряжение ниже 1600 В; 15 — керамический на номинальное напряжение 1600 В и выше; 20 — кварцевый; 21 — стеклянный; 22 — стеклокерами-ческий; 23 — стеклоэмалевый; 24 — слюдяной малой мощности; 32 — слюдяной большой мощности; 40 — бумажный на номинальное напряжение ниже 1600 В с фольговыми обкладками; 41 — бумажный на номинальное напряжение выше 1600 В с фольговыми обкладками; 42 — бумажный с металлизированными обкладками; 50 — электролитический алюминиевый; 51 — электролитический танталовый фольговый; 52 — электролитический танталовый Объемно-пористый; 53 — оксидно-полупроводниковый; 60 — воздушный; 61 — вакуумный; 70 — полистиральный с фольговыми обкладками; 71 — полистиролышй с металлизированными обкладками; 72 — фторопластовый и т. д.); третий элемент — буква, указывающая на назначение (П — для работы в цепях постоянного тока; Ч — в цепях переменного тока; У — в цепях постоянного и переменного токов и в импульсных режимах; И — в импульсных режимах; если третий элемент обозначения не указан, конденсатор предназначен для работы в цепях постоянного ,или пульсирующего и постоянного тока); четвертый элемент — число, указывающее вариант исполнения конденсаторов одной группы по виду диэлектрика.

Пример обозначений К42У-2: К — конденсатор постоянной емкости, 42 — металлобумажный, У — для работы в цепях постоянного и переменного токов, а также в импульсных режимах, 2 — номер конструктивного исполнения.

Параметры. Основными параметрами, определяющими качество конденсатора и условия его работы, являются емкость, температурный коэффициент (ТКЕ), сопротивление изоляции, потери энергии, электрическая прочность и собственная индуктивность.

Емкость конденсатора — способность накапливать и удержи вать на своих обкладках электрические заряды под действием при-t ложенного напряжения. Если к конденсатору приложено напряжение U(В), а на обкладках накапливается заряд Р(Кл), его емкость С = Q/U.

Поскольку фарада очень большая единица, емкость конденсаторов принято замерять в микрофарадах (мкф), нанофарадах (нФ) или пикофарадах (пФ) 1 Ф=106 мкФ=109 нФ=1012 пФ.

Емкость, указанную на маркировке конденсатора, называют номинальной, Номинальные емкости конденсаторов широкого применения соответствуют рядам, имеющим условные обозначения Еб, Е12, Е24 (табл. 20).

Таблица 20

Ряды номинальных емкостей, мкФ, нФ, пФ

Е6					E12				E24
0,01	0,1	1	10	100	0,1	1	10	100	1	10	100
									1,1	11	110
					0,012	1,2	12	120	1,2	12	120
									1,3	13	130
0,015	0,15	1,5	15	150	0,015	1,5	15	150	1,5	15	150
									1,6	16	160
					0,018	1,8	180	180	1,8	18	180
									2	20	200
0,022	0,22	2,2	22	220	0,022	2,2	22	220	2,2	22	220
									2,4	24	240
					0,027	2,7	27	270	2,7	27	270
		«							3	30	300
0,033	0,33	3,3	33	330	0,033	3,3	33	330	3,3	33	330
									3,6	36	360
					0,039	3,9	39	390	3,9	39	390
									4,3	43	430
0,047	0,47	4,7	47	470	0,047	4,7	47	470	4,7	47	470
									5,1	51	510
					0,056	5,6	56	560	5,6	56	560
									6,2	62	620
0,068	0,68	6,8	68	680	0,068	6,8	68	680	6,8	68	680
									7,5	75	750
					0,082	8,2	82	820	8,2	82	820
									9,1	91	910

Каждый член ряда определяется А= \m/10n, где A — номинальная емкость; т — номер ряда (\/ - корень m-ной степени); m - номер ряда, n=0; 1; 2;... т — 1. Например, в ряду Е6, у которого m = 6, а n=0, 1, 2,.3; 4; 5, номинальную емкость получают следующим образом. В ряду Еб в каждом десятичном интервале 0,01; 0,1; 1; 10; 100 имеется шесть номинальных величин (см, табл. 20 по вертикали). Их значения получаются следующим обраразом:

Полученные числа выражают номинальные емкости конденсаторов. Фактическая емкость конденсатора Сф может отличаться от номинальной Сн на значение допустимого отклонения, которое выражают в процентах и определяют по формуле

Величина допуска характеризует класс точности конденсаторов. В зависимости от допустимого отклонения емкости различают 11 классов точности конденсаторов.

Класс	С01	002	005	00	0	1	II	III	IV	V	VI
Допусти-мое отклонение,	±0,01 %	±0,2	±0,5	±1	±2	±5	±10	±20	— 10 +20	— 20 +30	— 20 +50

Чаще всего применяют конденсаторы I, II, III классов точности. Электролитические конденсаторы могут иметь допустимое отклонение емкости от +80 до — 20 %. Конденсаторы переменной ем-кости не имеют стандартизированный значений и разделяются по минимальной и максимальной емкостям.

Номинальную емкость маркируют на конденсаторе полностью (может быть не обозначена лишь пикофарада). Маркировку миниатюрных конденсаторов кодируют. Емкости менее 100 пФ выражают в пикофарадах и обозначают буквой П, от 100 до 9100 пФ — в долях нанофарады, от 0,01 до 0,091 мкФ — в нанофарадах и обозначают буквой Н, емкости от 0,1 мкФ и более — в микрофарадах и обозначают буквой М. Если номинальная емкость выражена целым числом, обозначение единицы измерения ставят после этого чиста (например, 33 пФ обозначают ЗЗП; 15 нФ — 15Н), если десятичной дробью, меньшей единицы, нуль целых и запятая из маркировки исключаются, а буквенное обозначение ставится перед числом (например, 0,15 нФ обозначают Н15, а 0,5 мкФ соответственно М15), если целым числом и десятичной дробью, целое число ставится впереди, а десятичная дробь — после буквы (например, 1,5 пФ обозначают 1П5, а 1,5 нФ соответственно 1Н5).

Допускаемое отклонение от номинальной емкости маркируется после ее цифрового обозначения в процентах или буквенным кодом согласно табл. 21.

Температурный коэффициент емкости ТКЕ характеризует изменение емкости конденсатора при изменении температуры на 1 °С: TKE=(C2-C1)/[C1(T2-T1)],

где C1 и С2 — емкости конденсатора при температурах T1 и T2. Температурный коэффициент емкости может быть положительным и отрицательным

Таблица 21

Код	Допустимое отклонение, %	Код	Допустимое отклонение, 1	Код	Допустимое отклонение, %
Ж	±0,1	И	±5	Э	+50 — 10
У	±02	С	±10	Б	+50 — 20
Д	±0,5	В	±20	А	+80 — 20
Р	±1	Ф	±30	Я	+100 — 0
Л	±2	—	—	10	+100 — 10

Сопротивление изоляции конденсатора RИз (МОм) зависит от качества диэлектрика, определяется отношением напряжения постоянного тока U(B), приложенного к конденсагору, к току утечки IУт (мкА) и выражается в мегаомах или гигаомах:

С увеличением влажности и температуры окружающей среды сопротивление изоляции снижается. Для конденсаторов с оксидным диэлектриком (электролитических) вместо сопротивления изоляции RИз иногда нормируется ток утечки. Для конденсаторов емкостью выше 0,33 мкФ вводится параметр постоянная времени г, определяемый как произведение сопротивления изоляции (МОм) на емкость конденсатора (мкФ): т=RизС Физически постоянная времени определяется качеством диэлектрика и представляет собой время, за которое конденсатор, заряженный до напряжения U0, будет самозаряжаться на сопротивление изоляции между его обкладками до U«0,37 Uо

Потери энергии в конденсаторе складываются из потерь энер-гии в диэлектрике и обкладках В процессе эксплуатации часть подводимой к конденсатору энергии переменного тока расходуется на его нагрев, сопровождаемый рассеиванием тепла в окружающую среду. Поэтому векторы переменного тока I, проходящего через конденсатор, и приложенного к нему напряжения U сдвинуты на угол ф<90° (см.рис. 4).

В конденсаторе без потерь векторы тока Iр и напряжения V сдвинуты на 90 °. Угол о, дополняющий фазовый угол ф до 90°, называют углом диэлектрических потерь. Тангенсом угла 6 характеризуют потери энергии в конденсаторе, работающем в цепи переменного тока. Потери энергии или расходуемая в диэлектрике активная мощность (Вт)

где U — действующее напряжение, приложенное к конденсатору, В; со — частота синусоидального тока, Гц; С — емкость конденсатора, Ф, tg б — тангенс угла потерь.

Потери энериш гриводят к нагреву, ухудшающему качество диэлектрика, что снижает электрическую прочность конденсатора, определяемую способностью диэлектрика выдерживать электрическое поле без пробоя

Электрическая прочность оценивается пробивным, испытательным и номинальным (рабочим) напряжениями

Напряжение, при плавном подъеме которого происходит пробой конденсатора, называют пробивным. По выявленному пробивному напряжению устанавливают испытательное напряжение, которое конденсаторы выдерживают в течение определенного временя (обычно 10 с). Оно близко к пробивному и определяет электрическую прочность конденсатора. В основном электрическая прочность зависит от качества и толщины диэлектрика, а также от площади обкладок и условий теплоотдачи, Проверка испытательным- напряжением позволяет отбраковывать конденсаторы с низкой электрической прочностью.

Напряжение, при котором конденсатор может надежно работать в течение гарантированного срока с сохранением основных параметров, называют номинальным или рабочим.

Собственная индуктивность конденсатора обусловлена индуктивностью выводов, обкладок. На высоких частотах эта индуктивность вместе с емкостью конденсатора может вызвать резонанс. Резонансная частота конденсатора должна быть выше рабочей частоты схемы, в которой он используется. Для снижения собственной индуктивности в конденсаторах укорачивают вводы, а в бумажных используют бифилярную намотку токопроводящей фольги.

Содержание раздела